JPH0145557B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、炉に使用することにより熱効率を向
上せしめうる炉壁の構造体に関するものであり、
ユニツト化したパネルとしても供給できるばかり
か、現場施工で炉壁を構成しうるものでもある。

ガラス溶融炉、セメント焼成炉、鉄鋼、非鉄な
ど金属加熱炉その他一般工業用炉において、省エ
ネルギーを目的とした各種の改善がなされてい
る。

例えばその一例として既設または新設の炉壁に
セラミツクフアイバーからなる断熱層を内張りす
ることが行われている。この方法は熱が炉壁を伝
わつて炉外へにげることを防ぐにはそれなりの効
果をもち断熱炉壁としては有用であるが、加熱炉
などとしての炉内での被加熱物の加熱促進という
点からすれば断熱層からの輻射効果は期待できな
い。

また、他の例として、表面に多数の凹凸をもつ
セラミツク多孔板が輻射増進の効果を有している
ことおよびそのような多孔板を炉の内張りとして
使用すると加熱促進に役立つことも知られてい
る。

この方法は輻射増進の効果は期待されるのであ
るが、多孔板を炉壁耐火物の前面に直接内張りす
るものであるため炉壁耐火物を通しての熱伝導に
よる熱損失が大きいこと、さらには多孔板と炉壁
耐火物の熱膨脹差に起因すると考えられる多孔板
或は耐火物への亀裂の発生があることなどのため
実用化が進んでいないのが実状である。

本発明は、これらの点に鑑み種々研究された結
果として見い出されたもので、多孔板使用による
波長変換機構をもたせた輻射増進効果を炉内面に
形成せしめるとともにこの効果を有効に発揮せし
めるための耐久性をもたせると同時に炉壁を伝わ
つての熱伝導による熱損失の防止をも可能ならし
めることに成功したものである。

即ち、本発明は、表面に多数の孔又は溝を有す
る輻射増進セラミツク層と耐熱繊維からなる可変
形断熱材層および耐熱固形断熱材層を備え、これ
らの各層を、これらの各層の面に垂直な方向に共
通孔を形成し、該共通孔にセラミツク製の保持具
を挿通し、該保持具の拡大した座板部で輻射増進
セラミツク層を直接又は間接に抑えるとともに、
該保持具の脚部を少くとも固形断熱材層で、該同
形断熱材層に形成した共通孔に不定形耐火材を充
填して埋込み固定することにより、各層をそれぞ
れ一体化せしめてなることを特徴とする炉壁の構
造体を要旨とするものである。

本発明はこのようにすることにより目的が達成
されるのであるが、さらに一つの大きな利点とし
てこれらの構造体をユニツト化した耐火パネルと
して供給できるということである。

即ち、工場で製造し、現場では新設、既設或は
補修を問わず炉内張りとしてそのまま設置すれば
よいものとして使用できるのである。勿論、必要
に応じて現場施工によりこのような構造の炉壁
（炉天井）を構成することもできる。

本発明の他の利点は、図面を参照した以下の説
明でも明らかになるであろう。

第１図に示す如く、本発明の炉壁の構造体をも
たらす構成体１は基本的には、炉の内張りとして
使用する或は施工するに際して炉内面側に位置す
る輻射増進セラミツク層２とその背面に中間層と
して介在する耐熱繊維からなる可変形断熱材層３
およびそのさらに背面に位置する固形断熱材層４
とからなつており、それぞれについてまず説明す
る。

輻射増進セラミツク層２は、表面（少くとも炉
内面に位置する外表面）に多数の孔又は溝を有し
ているもので、これらの孔又は溝はセラミツク層
の面に垂直な方向（厚み方向）に貫通していても
よいし或は未貫通のものであつてもよい。

第１図に示すものは格子状の薄壁２ａで区画さ
れた多数の貫通孔２ｂを形成したいわゆるハニカ
ム状セラミツク板状体であり、第２図に示すもの
は多数の円形孔２ｂを貫通或は未貫通で形成した
多孔板状体であり、第３図に示すものは格子状に
溝２ｂを形成した板状体である。

このようにセラミツク層として少くともその外
表面に多数の孔又は溝を有しているものを用いる
ので炉内張りとして使用した場合壁面からの輻射
率の向上が可能となるのであり、形成する孔や溝
の数、位置、形状、深さ、大きさなどは目的に応
じて適切なものとして選択決定することができ
る。

セラミツクの材質としてはジルコニア、アルミ
ナ、ムライト、マグネシア、コージエライトなど
通常の酸化物からなるものであつてもよいし、窒
化珪素、炭化珪素、ボロンカーバイドなどの非酸
化物からなるものであつてもよい。

中間層となる耐熱繊維からなる可変形断熱材層
３は、高温下に使用しても耐熱性と柔軟性を維持
しているものであつて高融点のいわゆるセラミツ
クフアイバーからなるものである。セラミツクフ
アイバーとして適当なものはアルミナシリカ、ア
ルミナ、シリカ、ジルコニアチタニア、炭化珪素
などであり、層状体とするにはこれらからなる織
布、不織布、綿状物であつてもよいし、これらを
ブランケツト状、シート状、束状など任意の形態
として使用することができる。

このようにこの断熱材層３は中間層として、高
温で強熱されて白熱化した内側セラミツク層の高
温下における有効な断熱層として作用するととも
に該セラミツク層と固形断熱材層との緩衝層とし
て、これらへの亀裂の発生を防ぎ耐久性のある構
造を可能とするのであり、具体的に介在せしめる
厚みとしては５〜20mm程度が適当である。

つぎに固形断熱材層４は高温白熱セラミツク層
の断熱を可変形断熱層３による断熱につづいて出
来るだけ補完せしめるものであり、熱伝導率が可
及的に小さい耐火材層として十分な厚みをもつて
通常形成するのが好ましい。1000℃までの熱伝導
率としては一般に0.5Kcal／ｍ・hr・℃以下程度
のものがよく、材質としては、通常よく知られて
いる断熱耐火物からなるものでよく、例えば不定
形耐火材（キヤスタブル）によるプレキヤスト品
であつてもよくまたプレス品であつてもよい。具
体的な例として多孔質をシヤモツトやアルミナ中
空粒などを骨材とした軽量キヤスタブル耐火物が
適当である。

またこの固形断熱材層として、目的によつては
厚みを小さくすることが望ましい用途の場合やこ
の層でも高温下の有効な断熱を特に必要とする場
合などによつては、中間層として使用するような
セラミツクフアイバーからなる繊維質の断熱材を
応用することも有効であるが、この場合には無機
質のバインダーを使つて予め固形化しておくか、
熱をかけたら硬化し固形化するようにしておくこ
とが必要である。これは可変形のままでの使用は
炉へのセツトが困難であるばかりか安定した炉の
使用ができないからである。

本発明の構造体は基本的にはこのような３層構
造からなるものであつて、これらの使用態様とし
ては、予め３層を一体化したパネルユニツトして
現場の炉に適用することもできるし、これらの３
層を主体とした構造の現場を炉で形成せしめるこ
ともできる。

前者のパネルユニツトとして使用に供する場合
や施工を容易とするためには３層の夫々の境界面
を高温接着剤で接合しておくことも望ましい。

この接着剤の使用の有無にかかわらず、本発明
炉壁の構造体は、これらの３層を一体化した手段
としてセラミツク保持具およびこれをともに固定
する不定形耐火材を使用するものであり、以下図
面を参照してこれらについて説明する。

まず、第４図は、３層構成体１の面に垂直な方
向（厚み方向）に共通した貫通孔５を適当箇所に
形成し、これらにセラミツクからなるアンカーボ
ルトなどの保持具（スタツド）６を嵌挿せしめ
て、保持具６の拡大した座板部６ａで輻射増進セ
ラミツク層２を抑えるとともに固形断熱材層で不
定形耐火材７を充填して保持具の脚部６ｂを埋込
み固定した例であり、第５図は保持具の座板部６
ａを輻射増進セラミツク層内に収めるようにした
例である。

また第６図及び第７図は、共通孔５を固形断熱
材層４まで完全に貫通して形成しかつこの共通孔
は第７図で分る如く溝として不定形耐火材による
充填部が連続した格子を形成するように予め設け
られていた例を示している。

このような例で分る如くセラミツク保持具とし
ては、その脚部６ｂを先端部又は一部で拡径して
おくことにより不定形耐火材との固定が安定す
る。

また、不定形耐火材の充填は、固形断熱材層４
または可変形断熱材層３の孔５にまででとどめ
て、輻射増進セラミツク層の孔５にまで完全にす
る必要はなく、逆に輻射増進セラミツク層の動き
を完全に拘束してしまわないようにこの部分は空
間部としておくのが望ましい。

本発明でこの不定形耐火材としては、固形断熱
材層を形成する耐火材と材質的には同じものであ
つてもよいが、固形断熱材層より硬化後の強度が
大きいものが望ましく断熱性より高強度のものが
望ましい。

具体的には圧縮強度として100Kg／cm²望ましく
は150Kg／cm²以上になるものを使用するのがよく、
高アルミナや高級シヤモツトなどを骨材としたも
のが一般的によく知られており、適当である。

本発明のこのような構造体は、この構造体自体
として炉壁（炉天井）を直接構成することもでき
るし、または炉殻に内張りして若くは炉壁（天
井）ライニングのさらに内張りとして使用し、炉
を構成することもできるものである。

第８図はそのような応用例であり、鉄皮８を有
するパネル構造を示したもので、鉄皮８にはアン
カー金具９を溶接しておくことにより固形断熱材
層と一体化が容易である。

このように本発明は、輻射増進による加熱効果
と断熱による熱損失を防ぐことを同時に可能なら
しめるものであつてその実用的な価値は多大なも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明炉壁の構造をもたらす構成体を
説明するための分解した斜視図、第２図及び第３
図は輻射増進セラミツク層の一例を示す部分斜視
図、第４図乃至第６図及び第８図は本発明構造体
の一例を示す断面図、第７図は第６図の平面図を
それぞれ示している。 図面にて２は輻射増進セラミツク層、３は可変
形断熱材層、４は固形断熱材層、６は保持具、７
は不定形耐火材充填部を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 表面に多数の孔又は溝を有する輻射増進セラ
   ミツク層と耐熱繊維からなる可変形断熱材層およ
   び耐熱固形断熱材層を備え、これらの各層を、こ
   れらの各層の面に垂直な方向に共通孔を形成し、
   該共通孔にセラミツク製の保持具を挿通し、該保
   持具の拡大した座板部で輻射増進セラミツク層を
   直接又は間接に抑えるとともに、該保持具の脚部
   を少くとも固形断熱材層で、該同形断熱材層に形
   成した共通孔に不定形耐火材を充填して埋込み固
   定することにより、各層をそれぞれ一体化せしめ
   てなることを特徴とする炉壁の構造体。